一种副天线装置及移动终端的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种副天线装置及移动终端，应用在带有金属边框的移动终端产品上，在所述金属边框上开设有缝隙，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成有一块净空区域，所述净空区域位于移动终端上方的局部区域，并与所述的缝隙连通；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，连通天线的调谐部和信号馈点；围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触。本实用新型通过将金属边框与副天线结合，从而在满足移动终端对金属质感外观设计需求的前提下，通过在净空区域内设计副天线的可调谐部分，从而确保了副天线始终具有良好的无线辐射性能。
【专利说明】一种副天线装置及移动终端
【技术领域】
[0001]本实用新型属于移动通信终端【技术领域】，具体地说，是涉及一种应用于移动终端的副天线装置以及采用所述副天线装置设计的移动终端产品。
【背景技术】
[0002]天线是移动通信终端必需的重要组成部分，它是移动终端和基站通信时发射和接收电磁波的一个重要的无线设备。在移动终端发射时，天线负责将电信号转化为电磁波辐射出去；同时又能及时地将接收到的电磁波转化为电信号，传输至移动终端内部的电路板。
[0003]天线设计的常规思路一般都是在基于对大面积金属有效规避的基础上进行的，并且需要保证足够的走线面积和高度。但是，随着LTE手机的逐渐上市，多模手机的品种越来越多，在天线数目增加的同时，每一根天线的生存空间越来越小，导致天线的走线面积难以保证。同时，随着手机技术的发展以及消费者需求的增多，手机的外形也向着超薄化方向发展。超薄化的外形导致天线的高度不足，给天线的设计带来极大的困扰。特别是目前有很多手机为了追求美观性，往往需要在其壳体上配置金属件，这些金属件会导致天线金属避让后的辐射空间狭小，同时金属装饰也会影响天线的辐射，不仅降低了天线效率，还会出现信号耦合等问题，给天线的辐射性能产生不利的影响，导致传统天线设计要求的远离金属器件和强辐射区域越发难以实现，给天线的调试提出了严峻的挑战，手机量产后的设计风险也随之增大。
[0004]由此可见，由于移动终端产品设计环境的改变，传统的天线设计已经不能满足严苛的现实环境。手机的金属质感和超薄外形与天线的设计原则发生了严重的冲突，给手机天线的设计带来极大的困扰。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种新型的副天线装置，通过改变传统的思维方式，直接将配置在移动终端上的金属件作为天线的一部分使用，由此既能满足金属外观的设计需求，又能保证副天线良好的无线性能，达到了兼容效果。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0007]一种副天线装置，应用在带有金属边框的移动终端产品上，在所述金属边框上开设有缝隙，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成有一块净空区域，所述净空区域位于移动终端上方的局部区域，并与所述的缝隙连通；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，连通天线的调谐部和信号馈点；围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触。
[0008]进一步的，所述缝隙可以开设在金属边框的顶边或者侧边上，当所述缝隙开设在金属边框的顶边时，所述净空区域优选位于移动终端的左上角、右上角或者移动终端上方的中间部位；当所述缝隙开设在金属边框的其中一个侧边上时，所述净空区域位于移动终端的左侧部位或者右侧部位，与缝隙的开设位置相对应。[0009]优选的，当所述缝隙位于净空区域的边界位置时，仅有一段金属边框围绕所述的净空区域，将该段金属边框作为所述天线的一部分；当所述缝隙位于净空区域的非边界位置时，围绕净空区域的金属边框由所述缝隙分成两段，选择长度大的一段金属边框作为天线的一部分，参与天线的整体设计，以满足天线设计对走线面积的要求。
[0010]由于本实用新型采用金属边框作为天线的一部分进行走线设计，因此净空区域可以设计得比较小，优选设计所述净空区域的面积是采用常规天线设计方式时所需净空区域
I 2
面积的
[0011]优选的，所述天线的调谐部和信号馈点分开，分别连通作为所述天线一部分的金属边框的不同部位；其中，调谐部与金属边框内侧紧邻缝隙的部位接触连通，信号馈点与金属边框内侧远离缝隙的部位接触连通。
[0012]进一步的，所述信号馈点和调谐部各自通过一个连接装置与作为所述天线一部分的金属边框对应接触。
[0013]优选的，所述连接装置为弹片或者pogo-pin连接器等电连接装置。
[0014]再进一步的,所述副天线为GPS天线、WiFi天线、蓝牙天线或者LTE分集天线等。
[0015]基于上述副天线装置的设计结构，本实用新型还提出了一种采用所述副天线装置设计的移动终端，在所述 移动终端上带有金属边框，在所述金属边框上开设有缝隙，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成有一块净空区域，所述净空区域位于移动终端上方的局部区域，并与所述的缝隙连通；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，连通天线的调谐部和信号馈点；围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型针对配置有金属边框的移动终端提出了一种特殊的副天线装置设计方法，通过对金属边框进行特别处理，使其可以作为天线的一部分参与天线装置的整体设计，以满足天线对走线面积的设计要求。与此同时，通过在移动终端的内部电路板上形成净空区域，并在净空区域内设计天线的可调谐部分，再通过对所述的可调谐部分进行优化，由此可以满足天线的频段覆盖要求，在保证副天线具有良好的无线辐射性能的基础上，实现了天线与大件金属的兼容，满足了移动终端对金属质感外观的设计需求。
[0017]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型所提出的移动终端产品中金属边框的一种实施例的结构示意图；
[0019]图2是净空区域的开设位置及形状的一种实施例的结构示意图；
[0020]图3是净空区域的开设位置及形状的第二种实施例的结构示意图；
[0021]图4是净空区域的开设位置及形状的第三种实施例的结构示意图；
[0022]图5是净空区域内天线调谐部分和信号馈点布设方式的一种实施例的结构示意图；[0023]图6是净空区域内天线调谐部分和信号馈点布设方式的另外一种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0025]本实用新型针对装饰有金属边框的移动终端，提出了一种天线装置的结构设计，特别适用于对移动终端产品目前普遍要求配置的GPS天线、WiFi天线、蓝牙BT天线或者LTE分集天线等副天线的结构设计。由于移动终端上金属边框的存在，导致采用常规技术设计的天线，其辐射性能变得很差，几乎无法工作。为了规避金属边框对天线性能的影响，本实用新型首先对移动终端的金属边框进行开缝、局部接地等特殊处理，将金属边框的一部分作为天线加以利用，然后在移动终端的内部预留净空区域，并在净空区域内设计调谐天线，通过对天线的可调谐部分进行优化，在满足副天线工作频段要求的基础上，实现了净空区域面积的进一步缩小，方便了超薄机型内部电子部件的布局设计。
[0026]下面以手机作为所述的移动终端为例，对本实用新型所提出的副天线装置的具体结构设计及其工作原理进行详细地阐述。
[0027]参见图1所示，在目前的很多手机产品上，为了追求外观的时尚性和美观度，往往需要在手机四周的侧面安装一圈由金属材料制成的装饰边框12，以增强手机的金属质感。由于金属边框12会严重影响天线的辐射，导致天线辐射功率的降低，因此设计有金属边框12的手机，其天线的辐射性能就很难保证。为了提高该类手机的辐射效率，以增强其射频信号的收发强度，本实施例将金属边框12引入到手机上副天线的结构设计中，以增强天线的无线性能。
[0028]具体来讲，本实施例首先在手机的金属边框12上开缝，形成缝隙13，使金属边框12在所述缝隙13处断开连接，参见图1所示。所述的开缝位置以临近手机内部副天线的布设位置为准。由于手机中的副天线为保证其信号强度，大多布设在手机的上方区域，因此，所述的缝隙13最好开设在金属边框12的顶边或者其中一个侧边的上方部位。在所述缝隙13中填充由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部，并在手机内部的电路板上与所述缝隙13相对应的部位进行净空处理并与手机的主地隔开，形成净空区域11，用于天线调谐部分以及天线馈点的布设，参见图2至图4所示。在本实施例中，所述手机的主地指手机PCB的铺铜主地，即电路板的整个地层。所述净空区域11应位于移动终端上方的局部区域，并与所述的缝隙13连通。如图2所示，若将缝隙13开设在金属边框12的左侧边上时，所述净空区域11应位于手机上方的左侧部位，连通所述的缝隙13 ;若将缝隙13开设在金属边框12的右侧边的上方部位时，则应将净空区域11布设在手机上方的右侧区域；若将缝隙13开设在金属边框12的顶边，则所述净空区域11可以位于手机上方的右上角区域，如图3所示；或者左上角区域，如图4所示；亦或者正中间的部分区域，以方便电路板排线为原则。
[0029]考虑到手机外观的美观性，所述缝隙13的宽度一般应设置在广2_之间，以不大于1.5mm为优选。填充在所述缝隙13中的填充部可以采用PC玻纤、ABS、PC+玻纤以及其混合材料等非金属材质或者非导电混合物制成，本实施例对此不进行具体限制。
[0030]采用这种净空区域11布设方式，当手机的机芯、外壳和金属边框12装配到位后，所述缝隙13刚好正对所述的净空区域11，并与所述的净空区域11连通。这样一来，通过净空区域11便可以把金属边框12分成两部分:一部分为围绕净空区域11的部分，例如图2中的22段、图3中的32段、图4中的42段；另一部分为金属边框12的其余部分，如图2中的21部分、图3中的31部分、图4中的41部分，环绕电路板除所述净空区域11以外的其它区域。将所述金属边框12的其余部分(21、31或41)与手机的主地10做良好的接地处理，即与手机PCB的地层充分接触连通。为描述清楚起见，本实施例以下将所述金属边框12的其余部分(21、31或41)称之为金属边框12的接地部分。
[0031]由于金属边框12的其中一部分环绕净空区域11，因此，可以作为天线的一部分兼容到天线的整体设计中。根据缝隙13在金属边框12上开设位置的不同，围绕净空区域11的金属边框部分有可能只有一段，也可能会有两段。当所述缝隙13位于净空区域11的边界位置时，仅有一段金属边框围绕所述的净空区域11，如图2中的22段、图3中的32段、图4中的42段，可以直接将该段金属边框作为所述天线的一部分，进行天线的设计。当所述缝隙13位于净空区域11的非边界位置时，围绕净空区域11的金属边框就会被所述的缝隙13分成两段，此时应选择长度较大的一段金属边框作为天线的一部分，进行手机天线的具体设计，以满足天线设计对走线面积的要求。
[0032]下面以分别将净空区域11设计在手机的左上角部位和左侧边部位为例，分别对天线的信号馈点和调谐部的具体设计方式进行详细地说明。
[0033]具体参见图5所示，本实施例在电路板的左上角部位形成所述的净空区域11，在净空区域11内设置天线的信号馈点51和调谐部56，将所述的信号馈点51和调谐部56分别与金属边框中作为天线的一段42接触连通，形成手机所需的副天线，例如GPS天线、WiFi/BT天线或者LTE分集天线等等。在本实施例中，将调谐部56的一端通过一个连接装置55与金属边框的42段接触连接，优选与42段内侧紧邻缝隙13的部位接触电连接；将信号馈点51通过另外一个连接装置53与金属边框的42段接触连接，优选与42段内侧远离缝隙13的部位接触电连接,如图5所示的部位，由此形成IFA类型或者monopole类型的天线图案，以满足副天线单频段的工作需求。
[0034]在本实施例中，所述调谐部56的形状可以根据天线覆盖频率带宽的需要进行设计，例如可以设计成L型、S型等多种曲线形状，只要能够满足天线的总体走线长度符合其所需的工作频段要求即可。所述调谐部56可以采用柔性线路板FPC设计实现，也可以采用LDS、PDS等工艺技术设计完成。
[0035]两个所述的连接装置53、55可以是弹片、pogo-pin (探针连接器)或者其他导体互连设备，在金属边框12装配到位后，与金属边框的42段的内侧紧密接触。
[0036]采用本实施例所设计的副天线结构，射频信号从天线的信号馈点51馈入，经由连接装置53传输至金属边框中作为天线的一段42，再由连接装置55传输至天线的调谐部56。整个天线在净空区域11的上方，并且将金属边框的42段也作为了信号发射的一部分。
[0037]由于本实施例将金属边框兼容到天线的设计中，因此对于净空区域11面积的要求不再那么严苛，可以在常规天线设计所需净空区域面积的基础上进行适当地缩小。通常来讲，本实施例的副天线所需的净空区域11面积可以设计成采用常规天线设计方式时所
需净空区域面积的I 进而为电路板留出更多的空间，用于主天线以及其他电子部件
的布设。但是，金属边框作为天线的一段42相距净空区域11的边界(与金属边框相对的边界)，应至少留出3mm以上的间距。
[0038]图6为净空区域11开设在电路板左侧的上方区域时，天线的信号馈点61与调谐部66的具体结构设计图。其中，天线的信号馈点61通过连接装置63与围绕净空区域11的一段金属边框22接触连接，优选与金属边框的22段的内侧远离缝隙13的部位紧密接触；调谐部66的一端空置，另一端通过连接装置65与金属边框中作为天线的一段22的内侧且靠近缝隙13的部位接触电连接，形成GPS天线。通过调整调谐部66的走线长度和形状，以满足GPS天线工作频段的全面覆盖。
[0039]所述天线的调谐部56、66可以设计在手机的机壳上面，也可以做在支架上面，当然，也可以采用冲压技术直接内嵌在机壳中，本实施例对此不进行具体限制。
[0040]本实施例通过将手机上的金属边框与手机副天线结合，实现了二者之间的良好兼容，通过合理优化金属边框的开缝位置，信号馈点的布局位置以及调谐部分的优化设计，从而有效避免了手持效应的影响，确保了副天线的辐射效率。本实施例的副天线装置结构设计，解决了目前高端手机追求的金属质感和超薄外形与天线设计原则之间产生的冲突，可以广泛应用在手机、平板电脑等对整机厚度以及金属质感外观有特殊要求的移动终端产品中，以满足该类产品对时尚外观的设计要求。
[0041]当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种副天线装置，应用在带有金属边框的移动终端产品上，其特征在于:在所述金属边框上开设有缝隙，缝隙处填充有由非导电材质或者非导电混合物形成的填充部；在移动终端的内部形成有一块净空区域，所述净空区域位于移动终端上方的局部区域，并与所述的缝隙连通；将围绕净空区域的一段金属边框作为天线的一部分，连通天线的调谐部和信号馈点；围绕净空区域以外部分的金属边框与电路板的地层良好接触。
2.根据权利要求1所述的副天线装置，其特征在于:所述缝隙开设在金属边框的顶边，所述净空区域位于移动终端的左上角、右上角或者移动终端上方的中间部位。
3.根据权利要求1所述的副天线装置，其特征在于:所述缝隙开设在金属边框的其中一个侧边上，所述净空区域位于移动终端的左侧部位或者右侧部位，与缝隙的开设位置相对应。
4.根据权利要求1所述的副天线装置，其特征在于:当所述缝隙位于净空区域的边界位置时，仅有一段金属边框围绕所述的净空区域，将该段金属边框作为所述天线的一部分；当所述缝隙位于净空区域的非边界位置时，围绕净空区域的金属边框由所述缝隙分成两段，选择长度大的一段金属边框作为天线的一部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的副天线装置，其特征在于:所述净空区域的面积是采用常规天线设计方式时所需净空区域面积的2 ~ 3 °
6.根据权利要求1至4中任一项所述的副天线装置，其特征在于:所述天线的调谐部和信号馈点分开，分别连通作为所述天线一部分的金属边框的不同部位；其中，调谐部与金属边框内侧紧邻缝隙的部位接触连通，信号馈点与金属边框内侧远离缝隙的部位接触连通。
7.根据权利要求6所述的副天线装置，其特征在于:所述信号馈点和调谐部各自通过一个连接装置与作为所述天线一部分的金属边框对应接触。
8.根据权利要求7所述的副天线装置，其特征在于:所述连接装置为弹片或者pogo-pin连接器。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的副天线装置，其特征在于:所述副天线为GPS天线、WiFi天线、蓝牙天线或者LTE分集天线。
10.一种移动终端，其特征在于:设置有如权利要求1至9中任一项权利要求所述的副天线装置。
【文档编号】H01Q13/10GK203434277SQ201320550127
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】郑江伟, 胡育根 申请人:青岛海信移动通信技术股份有限公司